(57)【要約】【課題】  Ｃｒに特定元素とＢが添加されたＣｒ合金下地膜をスパッタリングによって成膜する際に、パーティクルの発生を低減できるＣｒ合金ターゲット材およびその製造方法を提供する。【解決手段】  添加元素として、Ｂを１〜２０原子％、Ｔｉおよび／またはＭｏを５〜３０原子％含有する残部実質的にＣｒからなる焼結Ｃｒ合金ターゲット材であって、該ターゲット材の組織中に実質的にβ−Ｂ相が存在しないＣｒ合金ターゲット材である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
添加元素として、Ｂを１〜２０原子％、ＴｉまたはＭｏを５〜３０原子％含有する残部実質的にＣｒからなる焼結Ｃｒ合金ターゲット材であって、該ターゲット材の組織中に実質的にβ−Ｂ相が存在しないことを特徴とするＣｒ合金ターゲット材。
【請求項２】
前記ターゲット材の組織中の断面ミクロ組織におけるホウ化物相の最大粒径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のＣｒ合金ターゲット材。
【請求項３】
添加元素として、Ｂを１〜２０原子％、ＴｉまたはＭｏを５〜３０原子％含有する残部実質的にＣｒからなるＣｒ合金ターゲット材の製造方法であって、（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ）から選択される１種以上の元素のホウ化物粉末と、（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ）から選択される１種以上の金属粉末とを混合した混合粉末とした後、該混合粉末を加圧焼結することを特徴とするＣｒ合金ターゲット材の製造方法。
【請求項４】
Ｃｒのホウ化物粉末と、（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ）から選択される１種以上の金属粉末とを混合することを特徴とする請求項３に記載のＣｒ合金ターゲット材の製造方法。
【請求項５】
ホウ化物粉末と金属粉末の表面に液体を被覆させながら混合して混合粉末とすることを特徴とする請求項３または４に記載のＣｒ合金ターゲット材の製造方法。
【請求項６】
前記液体がエタノールであることを特徴とする請求項５に記載のＣｒ合金ターゲット材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体に形成される磁気記録層の下地層の形成に使用するＣｒ合金ターゲット材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録媒体においては、その記録層としてＣｏ系磁性膜が使用されている。このＣｏ系磁性膜は、高密度な磁気記録が可能となるように発展してきた。そして、このＣｏ系磁性膜をエピタキシャル成長させやすくするために、磁性膜の下に純Ｃｒ等の下地膜が形成されている。一般に磁性膜の発展に伴い、この下地膜は、格子定数、結晶配向性および膜の均一性の改良が行われている。
【０００３】
例えば、高記録密度に優れた媒体を供給できる下地膜としてＣｒ−Ｔｉ−Ｂ合金やＣｒ−Ｍｏ−Ｂ合金が提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６６２４号公報
【非特許文献１】ミンギュン・ユ（Mingjun  Yu）、Ｂ・ラマムルシィ・アチャルヤ（B.Ramamurthy  Acharya）、Ｇ・チョー（G.Choe）、「ハイデンシティ  ランギテューディナル  レコーディング  メディア  ウィズ  ＣｒＭｏＢ  アンダーレイヤー（High-Density  Longitudinal  Recording  Media  With  CrMoB  Underlayer）」、アイイーイーイー  トランザクションズ  オン  マグネティクス（IEEE  TRANSACTIONS  ON  MAGNETICS）、アイイーイーイー  マグネティクス  ソサエティ（IEEE  MAGNETICS  SOCIETY）、２００３年９月、第３９巻、第５号、ｐ．２２６１−２２６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、上記の特許文献１および非特許文献１に提案される下地膜のＣｒ−Ｔｉ−Ｂ膜やＣｒ−Ｍｏ−Ｂ膜の形成には、スパッタリング法が利用される。本発明者らが上記組成の下地膜を形成するためのＣｒ合金ターゲット材を粉末冶金法により作製して、スパッタを行なったところ、スパッタ中にパーティクル（ゴミ）が発生し、安定した下地膜の形成ができないという問題があることを確認した。
【０００５】
本発明の目的は、Ｃｒに特定元素とＢが添加されたＣｒ合金下地膜をスパッタリングによって成膜する際に、パーティクルの発生を低減できるＣｒ合金ターゲット材およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、特定の元素とＢが添加されたＣｒ合金ターゲット材の組織を検討したところ、ターゲット材の組織中にＢの単体相であるβ−Ｂ相を残存させないことで、スパッタ中のパーティクル（ゴミ）の発生起因となるノジュールの発生を抑制できることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明は、添加元素として、Ｂを１〜２０原子％、ＴｉまたはＭｏを５〜３０原子％含有する残部実質的にＣｒからなる焼結Ｃｒ合金ターゲット材であって、該ターゲット材の組織中に実質的にβ−Ｂ相が存在しないＣｒ合金ターゲット材である。
また、好ましくは、前記ターゲット材の組織中の断面ミクロ組織におけるホウ化物相の最大粒径が１００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下であるＣｒ合金ターゲット材である。
【０００８】
また、本発明の製造方法は、添加元素として、Ｂを１〜２０原子％、ＴｉまたはＭｏを５〜３０原子％含有する残部実質的にＣｒからなるＣｒ合金ターゲット材の製造方法であって、（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ）から選択される１種以上の元素のホウ化物粉末と、（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ）から選択される１種以上の金属粉末とを混合した混合粉末とした後、該混合粉末を加圧焼結するＣｒ合金ターゲット材の製造方法である。
好ましくは、Ｃｒのホウ化物粉末と、（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ）から選択される１種以上の金属粉末とを混合した混合粉末とする。
また、好ましくは、ホウ化物粉末と金属粉末の表面に液体を被覆させながら混合して混合粉末とする。また、好ましくは、液体としてはエタノールを使用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、Ｃｒ−Ｔｉ−Ｂ合金下地膜あるいはＣｒ−Ｍｏ−Ｂ下地膜をスパッタリングによって成膜する際のパーティクルの発生を低減でき、安定的に形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第一の重要な特徴は、ＣｒにＴｉまたはＭｏとＢとを複合添加したターゲット材の組織において、Ｂの単体相であるβ−Ｂ相の形成を抑制することで、スパッタで成膜される下地膜の形成を安定して実現できるようにした点にある。
【００１１】
添加元素として、Ｂを１〜２０原子％、ＴｉまたはＭｏを５〜３０原子％含有し、残部実質的にＣｒからなるＣｒ合金は、Ｃｏ系磁性膜の磁気特性を向上することが可能であるためその下地層を形成する下地膜として利用されているものである。そして、上記の組成の下地膜を形成するためには、同一組成のＣｒ合金ターゲット材が使用される。そして、Ｂを含有するＣｒ合金ターゲット材を粉末焼結法により作製する場合には、Ｂの単体相であるβ−Ｂ相が存在する可能性がある。
このβ−Ｂ相は、Ｃｒ相、Ｍｏ相、ＣｒＴｉ合金相、ＣｒＭｏ合金相に比べてスパッタした際のスパッタレートが遅いために、Ｃｒ合金ターゲット材の金属組織中に残存してスパッタ面上でノジュール発生の核となり、パーティクルや異常放電の原因になる。そこで、Ｂを含有するＣｒ合金ターゲット材において、パーティクルの発生を低減するためには、実質的にβ−Ｂ相が存在しない組織に制御する必要がある。
【００１２】
また、本発明において、Ｃｒ合金ターゲット材の組織中に実質的にβ−Ｂ相が存在しないとは、Ｃｒ合金ターゲット材のＸ線回折法による相同定において、明瞭なβ−Ｂ相のピークが確認されないことである。
さらに、本発明のＣｒ合金ターゲット材は、Ｂを１〜２０原子％、ＴｉまたはＭｏを５〜３０原子％含有する以外の成分元素は実質的にＣｒとしているが、本発明の作用を損なわない範囲で、炭素やガス成分である酸素、窒素、遷移金属であるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、半金属のＳｉ等の不可避的不純物を含んでよい。例えば、ガス成分の酸素は１０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のＣｒ合金ターゲット材は、断面ミクロ組織におけるホウ化物相の最大粒径が１００μｍ以下であることが好ましい。それは、ホウ化物相は、β−Ｂ相に比べるとスパッタレートが早いが、Ｃｒ相やＣｒＴｉ合金相、もしくはＭｏ相やＣｒＭｏ合金相に比べるとスパッタレートが遅いため、ホウ化物相が大きい場合や凝集している場合にはノジュールの発生の原因になり易いためである。特に、最大粒径が１００μｍを超えるホウ化物相がターゲット組織中に存在するとノジュールの発生頻度が高くなり、異常放電やパーティクルが発生しやすくなる。さらに、パーティクルをより低減するためには、ホウ化物相の最大粒径は３０μｍ以下であることが望ましい。
なお、ホウ化物相の粒径とは、ターゲット材の断面ミクロ組織で観察されるホウ化物相の断面において、任意の２点を結ぶ直線のうち最大のものと定義する。
【００１４】
本発明の製造方法の特徴は、ターゲット材の組織中にβ−Ｂ相が実質的に存在しないＢを含有するＣｒ合金ターゲット材を製造することが可能な方法とした点にある。
（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ）から選択される金属粉末と純Ｂ粉末を単純に混合して焼結した場合、焼結体にβ−Ｂ相が残存する可能性が高くなる。そこで、本発明では、予め（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ）から選択される１種以上の元素とＢを合金化処理したホウ化物粉末と、（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ）から選択される１種以上の金属粉末を混合して所望組成に調整した混合粉末を加圧焼結する。
【００１５】
また、前記ホウ化物粉末としては、ＣｒとＢとを予め合金化処理したホウ化物粉末を使用することが好ましい。それは、本発明の成分組成においては、Ｃｒの成分比率が最も多いので、Ｔｉ／Ｂの成分比やＭｏ／Ｂの成分比に依存することなく、Ｂを予めホウ化物とすることが可能となるためである。
また、ＣｒとＢを合金化処理したホウ化物粉末としては、ＣｒＢ２粉末が特に好ましい。それは、ＣｒとＢとを合金化したホウ化物としてはＣｒＢ２の導電性がもっとも高く、ターゲット中にＢをＣｒＢ２として存在させることが、スパッタでの安定的な成膜を実現する上で好ましいためである。
【００１６】
また、ホウ化物粉末と金属粉末の混合時には、これらの粉末表面に液体を被覆させながら混合することが望ましい。（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ）から選択される１種以上の元素を含むホウ化物粉末と、（Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ）から選択される１種以上の金属粉末とは、粉末の流動性が大きく異なるため、そのまま粉末の混合を行っても、均一な混合が困難であり、ホウ化物粉末の凝集が発生しやすい。そこで、液体を各々の粉末の表面に被覆することによって、本発明における粉末の流動性の違いを抑制することが望ましいためである。粉末の表面に被覆する液体としては、純水、グリコール類、アルコール類等が使用可能であるが、最終的にターゲット材中に残存することを回避するため、粉末の混合後に揮発し易く、また残留不純物が少なく、粉末の流動性を抑制できる粘性を有するものとして、アルコール類、特にエタノールが好ましい。エタノールは、発火の危険性および毒性が低く、かつ入手が容易である点においても好ましい。
【実施例１】
【００１７】
平均粒径１００μｍのＣｒ粉末、平均粒径３０μｍ（平均一次粒径３μｍ）のＣｒＢ２粉末、平均粒径１０μｍのＭｏ粉末を用いて、Ｃｒ−１０Ｍｏ−５Ｂ（ａｔ％）、Ｃｒ−１５Ｍｏ−７Ｂ（ａｔ％）となるように粉末を調合し、その調合した粉末にエタノールを塗布して、ナウターミキサーで混合を行った。そして、この混合粉末を軟鋼製のＨＩＰ缶に充填した。その後、ＨＩＰ缶をホットプレート上で８０℃×６時間で加熱してエタノールを揮発させた後、１．３Ｐａまで減圧脱気して封止した。この封止したＨＩＰ缶を１２５０℃×１２０ＭＰａ×２時間の条件で熱間静水圧プレスし焼結体を作製した。この焼結体を切断および機械加工して、φ１００×５ｔ（ｍｍ）のターゲット材を作製した。
【００１８】
また、上記と同様のＣｒ粉末、ＣｒＢ２粉末、Ｍｏ粉末を用いて、Ｃｒ−１０Ｍｏ−５Ｂ（ａｔ％）、Ｃｒ−１５Ｍｏ−７Ｂ（ａｔ％）となるように粉末を調合し、その調合した粉末をナウターミキサーで混合した。そして、この混合粉末を軟鋼製のＨＩＰ缶に充填した。その後、ＨＩＰ缶を１．３Ｐａまで減圧脱気して封止した後、１２５０℃×１２０ＭＰａ×２時間の条件で熱間静水圧プレスし焼結体を作製した。この焼結体を切断および機械加工して、φ１００×５ｔ（ｍｍ）のターゲット材を作製した。
【００１９】
また、比較例として平均粒径１００μｍのＣｒ粉末、平均粒径５μｍのＢ粉末、平均粒径１０μｍのＭｏ粉末を用いて、Ｃｒ−１０Ｍｏ−５Ｂ（ａｔ％）となるように粉末を調合し、その調合した粉末をナウターミキサーで混合を行った。そして、この混合粉末を軟鋼製のＨＩＰ缶に充填した。その後、ＨＩＰ缶を１．３Ｐａまで減圧脱気して封止した後、１２５０℃×１２０ＭＰａ×２時間の条件で熱間静水圧プレスし焼結体を作製した。この焼結体を切断および機械加工して、φ１００×５ｔ（ｍｍ）のターゲット材を作製した。
【００２０】
上記で作製したターゲット材の使用粉末および混合条件を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
試料１から５の各々のターゲット材で、図１に示すようにスパッタ面１上の９箇所の試験片採取位置２から１５ｍｍ角の試験片を採取した。ターゲット材毎に９個の試験片をＸ線回折法で相同定を行い、β−Ｂ相の有無を確認した。その結果、試料１、２、３、４のターゲット材においては、β−Ｂ相の存在は確認されなかったが、試料５のターゲット材においてはβ−Ｂ相の存在が確認された。
また、上記の各試験片を光学顕微鏡により２００倍で拡大したミクロ組織を観察してホウ化物相の粒径を測定した。観察された最大のホウ化物相の粒径を表２に示す。
また、本発明の代表的なミクロ組織として試料１、試料３の光学顕微鏡写真をそれぞれ図２、図３に示す。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
なお、図２および図３における白色部がＣｒ相、灰色部がＣｒとＭｏとの拡散相、黒色部がホウ化物相である。
【００２５】
さらに、各々のターゲット材を用いて、直径３インチＳｉ基板上にＡｒ圧０．５Ｐａ、ＤＣ電力５００Ｗの条件で厚さ０．５μｍのスパッタ成膜を行なった。スパッタ成膜したＳｉ基板上に発生したパーティクル（欠陥）数を測定し、その結果を表３に示す。ただし、表３中のパーティクル（欠陥）数は試料１の欠陥（パーティクル）数を１００として基準化した相対値で示している。
【００２６】
【表３】
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【００２７】
表１、２および３からβ−Ｂ相が存在しない本発明のＣｒ合金ターゲット材では、パーティクルの発生が低減されていることが分かる。また、Ｃｒ合金ターゲット材の断面ミクロ組織上に存在するホウ化物相の最大粒径が小さいほどパーティクルの発生が低減できることが分かる。
【実施例２】
【００２８】
平均粒径１００μｍのＣｒ粉末、平均粒径３０μｍ（平均一次粒径３μｍ）のＣｒＢ２粉末、平均粒径１００μｍのＴｉ粉末を用いて、Ｃｒ−１０Ｔｉ−５Ｂ（ａｔ％）、Ｃｒ−１６Ｔｉ−２．５Ｂ（ａｔ％）となるように粉末を調合し、その調合した粉末をナウターミキサーで混合した。そして、この混合粉末を軟鋼製のＨＩＰ缶に充填を行った。その後、ＨＩＰ缶を１．３Ｐａまで減圧脱気して封止した後、９００℃×１２０ＭＰａ×２時間の条件で熱間静水圧プレスし焼結体を作製した。この焼結体を切断および機械加工して、φ１００×５ｔ（ｍｍ）のターゲット材を作製した。
【００２９】
また、比較例として平均粒径１００μｍのＣｒ粉末、平均粒径５μｍのＢ粉末、平均粒径１００μｍのＴｉ粉末を用いて、Ｃｒ−１０Ｔｉ−５Ｂ（ａｔ％）となるように粉末を調合し、その調合した粉末をナウターミキサーで混合を行った。そして、この混合粉末を軟鋼製のＨＩＰ缶に充填した。その後、ＨＩＰ缶を１．３Ｐａまで減圧脱気して封止した後、９００℃×１２０ＭＰａ×２時間の条件で熱間静水圧プレスし焼結体を作製した。この焼結体を切断および機械加工して、φ１００×５ｔ（ｍｍ）のターゲット材を作製した。
【００３０】
上記で作製したターゲット材の使用粉末および混合条件を表４に示す。
【００３１】
【表４】
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【００３２】
試料６〜８の各々のターゲット材で、実施例１と同様に１５ｍｍ角の試験片を採取した。ターゲット材毎にそれぞれの試験片をＸ線回折法で相同定を行い、β−Ｂ相の有無を確認した。その結果、試料６および試料７のターゲット材ではβ−Ｂ相の存在が確認できなかったが、試料８のターゲット材ではβ−Ｂ層の存在が確認された。また、試料６および７の各試験片を光学顕微鏡により２００倍で拡大したミクロ組織を観察してホウ化物相の粒径を測定した。観察された最大のホウ化物相の粒径を表５に示す。また、試料７の光学顕微鏡写真をミクロ組織の代表例として図４に示す。図４における白色部がＣｒ相、灰色部は拡散相、黒色部がホウ化物相である。
【００３３】
【表５】
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【００３４】
さらに、表３に示す作製したターゲット材を用いて、直径３インチＳｉ基板上にＡｒ圧０．５Ｐａ、ＤＣ電力５００Ｗの条件で厚さ０．５μｍのスパッタ成膜を行なった。スパッタ成膜したＳｉ基板上に発生したパーティクル（欠陥）数を測定し、その結果を表４に示す。ただし、表４中のパーティクル（欠陥）数は試料４の欠陥（パーティクル）数を１００として基準化した相対値で示している。
【００３５】
【表６】
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【００３６】
表４、５および６からβ−Ｂ相が存在しない本発明のＣｒ合金ターゲット材では、パーティクルの発生が低減されていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１および２において、試験片を採取した位置を示すターゲット材の模式図である。
【図２】試料１の光学顕微鏡によるミクロ組織写真である。
【図３】試料３の光学顕微鏡によるミクロ組織写真である。
【図４】試料７の光学顕微鏡によるミクロ組織写真である。
【符号の説明】
【００３８】
１．スパッタ面、２．試験片採取位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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